Samoorganizácia chaosu, umelé neurónové siete a spoločnosť.

Autor: Janka Petreková | 5.9.2019 o 21:53 | (upravené 5.9.2019 o 22:14) Karma článku: 0,00 | Prečítané:  10x

Neviem, prečo je to tak, ale takmer všetci ľudia majú v „krvi“ všeobecné presvedčenie, že ich niekto riadi, organizuje, rozkazuje, proste že ten niekto – najčastejšie politická moc, všetkých ľudí ovláda.

V podstate aj kvôli tomuto presvedčeniu existovali ríše, kráľovstvá, monarchie, dnes štátne útvary, regióny, krajiny a pod. A keby len to. Veľa ľudí žije v presvedčení, že aj ich duchovný, morálny a mravný život niekto ovláda, hodnotí, súdi, odmeňuje a trestá. Hovorí sa tomu náboženstvo.

Neviem, z čoho takýto druh submisívneho myslenia so sklonom sa niekomu podriaďovať vznikol, pretože nebolo tomu tak vždy. Napríklad Harapská mestská kultúra pred 5 až 7 tisíc rokmi takýto princíp nepoznala, nemala kráľov ani žiadne náboženstvo. Ktovie, možno to bolo práve preto, pretože to bola kultúra matriarchálna. Ženy majú na rozdiel od mužov, väčšiu spätosť s prírodou, či už cyklami, schopnosťou reprodukcie, ale i distribúciou chromozómu XX, ktorý tvorí základ aj chromozómu mužského.

Ženu dávam do súvislosti s prírodou preto, pretože prírodu neriadi nikto, príroda nemá žiadneho riadiaceho činiteľa, ktorý by určoval čo má robiť ten, alebo onen a napriek tomu prírodný ekosystém funguje a pokiaľ do neho nezasahuje človek, tak funguje doslova báječne.

Túto zvláštnosť si všimli už v antickom Grécku atomisti Democritus a Lucretius. V roku 1790 Immanuel Kant prvý krát zaviedol termín „samoorganizácia prírody“. Ale vedecky sa začali problémom samoorganizácie zaoberať až Ilya Prigogine a Isabelle Stengers v roku 1979 v knihe "Dialóg s prírodou".

Avšak možnosť, že na základe princípu samoorganizácie by mohli fungovať aj štruktúry formované a vytvorené človekom, sa začali vedci vážne zaoberať až začiatkom 3. tisícročia, kedy bola počítačová technika už na takej úrovni, že sa niektoré samoorganizujúce sa spoločenstvá dali matematicky modulovať.

Vznikli prvé počítačové simulácie virtuálnych mravenísk, alebo včelích spoločenstiev, ktoré sa správali rovnako, ako ich živé vzory v prírode. A pritom vieme, že ani mravce, ani včely nikto neriadi, všetky tieto drobné bytosti sa správajú podľa vlastného modelu správania, ktoré je súčasťou organizácie celku, avšak včielky, a mravčeky sú napriek tomu individuality, ktoré si celok neuvedomujú.

Ako je možné, že niečo v zásade autonómne, keď sa ocitne v nejakom veľkom spoločenstve, alebo v nejakej veľkej neusporiadanej a chaotickej kope, tak sa za nejaký čas začne chovať koordinovane ? Že sa v tejto neusporiadanej kope začne z ničoho nič vynárať štruktúra poriadku, štruktúra niečoho fungujúceho, niečoho kooperujúceho ? Odborne sa tomu hovorí, že sa z prvkov chaosu vytvorila emergencia, teda nejaký nový typ spôsobu usporiadanosti, ktorá je organizovaná nejakým - kvalitatívne od prvkov nezávislým princípom komprehenzie (celostnosti). Ale ako sa to mohlo stať, napriek tomu, že celý proces nikto neriadi, nikto neprojektuje, proste to vzniklo len tak „samo od seba“ ?

Podstata tohoto fascinujúceho javu pritom nie je až taká zložitá a trochu súvisí s princípom fungovania celulárnych automatov. Avšak podmienkou je, že udalosti, ktoré sa v kope neporiadku dejú, nesmieme skúmať izolovane od prostredia. Všetko je v nejakom prostredí, ktoré má nejaké vlastnosti a tieto vlastnosti sú vo vzťahu k jednotlivým elementom kopy buď - nazvime to povedzme priaznivé, alebo nepriaznivé.

Prvou zásadou je, že elementy komunikujú iba s elementami susednými. Takže elementy vôbec nevedia, koľko je v kope chaosu ostatných elementov a v zásade to ani nepotrebujú vedieť. Dajme tomu, že element zistí, že ak urobí nejakú vec – to je jedno akú – ale výsledok tejto akcie bude to, že sa bude mať vzhľadom na prostredie lepšie. Prišiel na to tak, že skúšal rôzne varianty a jeden z nich sa ukázal ako najviac priaznivý. V zásade sa jedná o nejaký druh informácie v podobe skúsenosti, ktorú oznámi všetkým svojim susedným elementom. Môžu byť dva, štyri, alebo aj desať – na tom nezáleží. A tieto susedné elementy následne vyberú rovnaký variant a tak isto sa budú mať lepšie. A tak sa začne informácia v kope chaosu šíriť a elementy sa začnú správať istým spôsobom rovnako a táto rovnakosť začne kopu chaosu postupne tvarovať do niečoho, čo sa bude javiť ako štruktúra rovnakého, alebo podobného typu vzájomnej reakcie. Avšak dôležité je to, že už samotné šírenie informácie má medzi elementami aj amplifikačné interakčné dôsledky.

Lenže nie všetkým elementom takýto typ správania vyhovuje. Možno sú na prostredie vyladené iným stupňom citlivosti a výsledok je ten, že aplikáciou pôvodnej informácie sa majú nie lepšie, ale horšie. Ale i tak túto informáciu posunú ďalším, napriek tomu, že nevedia, ako to bude na nich pôsobiť – nech to aj oni vyskúšajú. A ak zistia, že sa majú tiež horšie, tak hľadajú iné alternatívy a keď ich nájdu, tak ich oznámia svojim susedom. Podmienkou je teda aj to, aby sa informácia medzi prvkami šírila rekurentne – aby mohli prvky spätne reagovať na zmeny reakcií svojich susedov, ktoré ony samé vyvolali.

A tak sa kopou chaosu šíria aj iné modely správania a interakčných amplifikácií, avšak celá kopa už prestane byť za nejaký čas kopou chaosu, ale začne byť štrukturovaná, objavujú sa na nej rôzne obrazce, tvary, ale čo je najdôležitejšie – kopa ako celok na prostredie reaguje tak, že sa v nej majú všetky prvky dobre, i keď nie rovnakým spôsobom, ale hlavne, že dobre.

A práve nerovnaké spôsoby tvoria celkovú usporiadanosť, ktorá tým, že je rozmanitá upevňuje stabilitu celej štruktúry. Inými slovami to možno popísať aj tak, že z chaosu sa vynorila usporiadaná a vnútorne organizovaná štruktúra, ktorá sa vysporiadala s prostredím tak, že sú všetky jej prvky sú viac, alebo menej spokojné. Sú však typy štruktúr, kde existuje aj časť elementov, ktoré sú frustrované – v týchto štruktúrach hrá v stupni organizovanosti dôležitú rolu aj tento faktor tým, že štruktúra má neustálu snahu tieto frustrácie eliminovať. Avšak štruktúra si sama seba samozrejme neuvedomuje, ale frustrácie sú incipientom v architektúre interakčných zmien, ktoré štruktúru vnútorne samé tvarujú do optimálnej usporiadanosti.

Avšak je veľmi dôležité si uvedomiť, že bez motivácie by chaos ostal chaosom. A tou motiváciou vzniku a distribúcie informácií, ktoré sa šíria prostredím bola snaha niečo vyrovnať – dostať do stavu, ktorý nazývame stav equilibrium (dynamická rovnováha). To znamená, že na to, aby sa niečo zorganizovalo, musí to pred tým byť v nejakom nerovnovážnom, možno až v kritickom stave, ďaleko od rovnováhy, ktorý má dostatočný potenciál na vyvolanie toku, alebo premeny energie a tento potenciál sa nazýva disipácia. Disipácia je jednou z rozhodujúcou podmienok na to, aby sa zo stochastického chaosu stal tzv. deterministický chaos.

Niekedy sa stretnete s vysvetlením tzv. deterministického chaosu prostredníctvom efektu motýlieho krídla. Že motýľ, ktorý vám poletuje v záhrade, môže vyvolať búrku na opačnej strane zemegule. Je to síce celkom vydarený príklad, ale v skutočnosti to nie je celkom pravda. V reálnom prostredí sa môže motýlik krídelkami umávať až k smrti a nevyvolá vôbec nič. Podmienkou toho, aby niečo vyvolal je to, aby bolo prostredie vašej záhrady vzhľadom na prostredie atmosféricky mimoriadne nestabilné – disipatívne a to až do takej miery, aby mávanie krídiel bolo dostatočným impulzom na rozhýbanie malého množstva molekúl vzduchu do kaskády sledu udalostí, vyvolávajúcich ďalšiu kaskádu sledu udalostí čoraz väčšieho a väčšieho počtu molekúl, pričom vinou nestability prostredia sa tieto deje ďalej exponenciálne násobia a výsledkom môže byť „balón“ vzduchu špecifických atribútov nad celou vašou záhradou. Tento balón ak má dostatok tepelnej energie môže vyvolať advekciu ďalších balónov nestabilného vzduchu i v okolí mimo záhrady a toto vyrovnávanie stability by sa tak skutočne mohlo exponenciálne ďalej a ďalej rozširovať a rásť až do vzniku konvektívnej oblačnosti a búrky, v ktorej napokon poriadne zmoknete.

Takže takýmto spôsobom skutočne môže niečo veľmi malé, prostredníctvom sledu kaskádových udalostí vyvolať zmeny niečoho veľmi veľkého a tým meniť celkovú architektúru stability a napätia, avšak toto všetko sa deje len a len za tým účelom, aby sa distribúcia energie odohrávala v trajektóriách, ktoré zabezpečia iné – efektívnejšie priblíženie sa k novému equilibriu. (v súlade s Hamiltonovým variačným princípom minima energie)

Možno povedať, že celé kúzlo je založené na tom, že tieto optimálne trajektórie sa v štruktúre objavujú nie na základe nejakého algoritmu – takýmto spôsobom pracujú Turingové stroje a iné bežné počítače. V skutočnosti sa jedná o milióny akýchsi „vyhľadaní“ optimálnych variantov formou pokus-omyl, ktoré sa dejú v paralelnom časovom okamihu. Na podobnom princípe pracujú aj perceptony, umelé dopredné neurónové siete i ľudský mozog.

Avšak tieto deje sa uskutočňujú iba v určitom rámci, ktorý ohraničujú tzv. atraktory, ktoré zabezpečujú to, že samoorganizujúca sa štruktúra sa organizuje jedine v rámci určitých variantov, ktoré zabezpečujú jej celkovú stabilitu., alebo dráhu vývoja, ktorý k stabilite smeruje. Atmosféra Zeme, napriek jej fragmentovanej dynamike, je ako celok z hľadiska entropie, neuveriteľne kongruentným (atribučne stabilným) systémom. To možno dokumentovať napríklad na tom, že atmosféra má len veľmi malé ročné odchýlky priemernej ročnej teploty nielen ako celok, ale malé odchýlky majú i jej regionálne fragmenty. A na to, aby sa kongruencia jej entropie narušila, by bola potrebná udalosť v podobe vstupu obrovského množstva energie, či už v zápornom (sopky), alebo kladnom (dopad asteroidu) zmysle.

Prečo je to tak ?

Jednoducho tým, že samoorganizujúce sa štruktúry majú vysokú entropiu (vysokú neurčitosť vysokú nepredvídateľnosť) a vieme aj to, že informačná entropia ruka v ruke s termodynamickou entropiou vždy rastie (zvyšuje sa neurčitosť = zložitosť, komplexnosť) nemôže niečo s malou entropiou vyvolať entropiu celku ešte nižšiu. Táto paradigma pramení z matematického vzťahu Kullbackovo-Leiblerovej divergencie distribúcie vzájomných informácií, kde súčin marginálnych a združených rozdelení náhodných premenných (množstva informácií, odstraňujúcich neurčitosť) je vždy nezáporná. Navyše tu platí aj zákon Kolmogorovej komplexity, ktorý hovorí, že čím dlhší je popis informačného reťazca potrebného na vyvolanie zmien, tým je štruktúra komplexnejšia. (vysoká informačná entropia = vysoká komplexnosť = vysoká odolnosť)

Avšak samoorganizujúca sa komplexita je nielen odolná, ale je vzápätí aj tým, že má vysoký stupeň diverzity, aj adaptabilnejšia (má na výber viac distribučných variantov) a distribúcia energie i informácie je tak v konečnom dôsledku ďaleko efektívnejšia.

Avšak paradoxne práve tí, ktorí chápu nevyhnutnosť diverzity prírody, pochádzajú väčšinou z politických či názorových zoskupení, ktorí kritizujú fenomén svetovej globalizácie a snažia sa prisudzovať štátu riadiace úlohy, ktoré štát nemôže nikdy vyriešiť.

Či sa to niekomu páči, alebo nie, ale svetová ekonomika rastie práve preto, že z väčšej časti funguje na samoorganizujúcom sa princípe. Ale môžeme to povedať aj naopak – svetová ekonomika preto nerastie ďaleko rýchlejšie, pretože do jej chodu ustavične zasahuje politická moc, napriek tomu (alebo práve preto), že táto moc nevie popísať na akých princípoch samoorganizácia funguje. A keď sa náhodou stane, že zásah politickej moci prinesie do ekonomiky priaznivý účinok, je to len tým, že samoorganizácia bola tak silná, že dokázala tento zásah eliminovať.

Možno to znie prekvapivo, ale vedci, ktorí pracujú na tvorbe umelej inteligencie, tak isto nevedia popísať, čo sa pri riešení optimalizačných neintegrabilných NP úloh v doprednej neurónovej sieti vlastne odohráva, avšak na rozdiel od politikov sú dosť múdri na to, aby do jej činnosti nezasahovali. Len sa proste radujú z toho, že napríklad známy NP problém obchodného cestujúceho, vedia tieto siete tak rýchlo vyriešiť - pričom to vedia vyriešiť vždy a nezávisle od človeka. (bežný počítač na báze Turingového stroja by túto úlohu riešil milióny rokov)

A tak, ako fungujú umelé neurónové siete, rovnako funguje aj príroda a ekonomika a tak by mohla fungovať aj organizácia spoločnosti za podmienky, že by sa umožnila jej samoorganizácia aplikovaním princípu dokonalej subsidiarity. A štáty i hranice a ostatné umelé zbytočnosti by už nemali dôvod existovať.

Ľudstvo na planéte by bolo dismembrované do sídelných štruktúr, ktoré by medzi sebou komunikovali a na základe výhodnosti a efektívnosti organizačných prvkov by tieto delegovali na vyššie územné jednotky, tie na ďalšie jednotky a tak ďalej a tak ďalej. Ľudský ekosystém by mal tak obrovský stupeň diverzity, čo by zabezpečovalo rovnomernú distribúciu informácií i energie, ale i rekurziu a redundanciu takto vytvorenej „neurónovej siete“ ľudstva. Vojny a veľké konflikty by boli neznámym pojmom, nakoľko väčšie sociálne zoskupenia nejakej zhubnej ideológie, spĺňajúce minimum Kolmogorovej komplexity by sa nemali ako vytvoriť.

Avšak uvedomujem si, že toto sú len nereálne sny, ktoré sa stanú skutočnosťou možno o tisíce rokov, alebo možno nikdy, pretože evolúcia v spôsobe myslenia väčšiny svetovej populácie tak drasticky zaostáva za rozvojom technológií, že je väčšia pravdepodobnosť tá, že ľudstvo, ako slepý taxon nevydarenej evolučnej divergencie, skôr, alebo neskôr zdegeneruje a napokon úplne vyhynie.


 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

Stĺpček Petra Schutza

Ropný úder posúva iránsku kauzu do vyššej ligy

Iránske popieranie autorstva popletie akurát Európu.


Už ste čítali?